Conception de la tour de refroidissement

Les tours de refroidissement sont des dispositifs d'évacuation de la chaleur pour les processus industriels. Ils sont définis comme tout dispositif de recirculation d'eau libre qui utilise des ventilateurs ou un tirage naturel pour aspirer ou forcer l'air à entrer en contact avec l'eau et à la refroidir par évaporation. Les tours de refroidissement minimisent la pollution thermique des dissipateurs thermiques naturels de l'eau et permettent la réutilisation de l'eau en circulation.

Les tours de refroidissement peuvent être caractérisées par la manière dont l'air est déplacé. Par exemple, les tours de tirage mécaniques utilisent des ventilateurs mécaniques pour déplacer l'air dans le système. Ces tours mettent en œuvre un mécanisme de tirage forcé ou induit.

Les tours de refroidissement à tirage naturel utilisent un flux d'air convectif naturel remontant la cheminée pour refroidir l'eau. Ces systèmes sont très grands (+400 pieds de haut) et peuvent dépasser des débits de 500 000 gpm (gallons par minute). En raison de leur taille, ils sont principalement utilisés par les compagnies d'électricité. Type de boucle

En plus de la conception de tirage et de débit, les tours de refroidissement peuvent également être en boucle fermée ou ouverte. Les systèmes en boucle ouverte sont des structures fermées qui distribuent de l'eau chaude sur un "remplissage" avec un matériau d'emballage. Le remplissage fournit une interface air-eau considérablement élargie pour le chauffage de l'air et l'évaporation. L'eau est refroidie par contact direct avec l'air qui passe dessus.

L'eau refroidie est collectée dans un bassin d'eau froide sous le remblai à partir duquel elle est pompée à travers le système. L'air chauffé et chargé d'humidité sortant du remblai est rejeté dans l'atmosphère en un point suffisamment éloigné des entrées d'air pour éviter qu'il ne soit aspiré dans la tour. Les systèmes en boucle fermée fonctionnent de la même manière que les systèmes de réfrigération.

Le fluide de refroidissement (généralement de l'eau ou un mélange de glycol) est contenu à l'intérieur d'un système de tuyauterie fermé et le refroidissement par évaporation se produit en faisant couler de l'eau sur le tuyau contenant l'eau chauffée.

L'air est aspiré à travers l'eau de recirculation en cascade sur l'extérieur des tubes chauds, fournissant un refroidissement par évaporation similaire à une tour de refroidissement ouverte.

Le fonctionnement des tours de refroidissement indirectes est donc très similaire à celui de la tour de refroidissement ouverte à une exception près : le fluide de procédé à refroidir est contenu dans un circuit "fermé" et n'est pas directement exposé à l'atmosphère ou à l'eau externe recirculée. Matériaux de construction

Il existe un certain nombre de matériaux qui peuvent être utilisés pour construire chaque composant d'une tour de refroidissement, en fonction de la conception et de l'application.

Les métaux utilisés dans les tours comprennent le cuivre pour le transfert de chaleur et la tuyauterie, l'aluminium pour les pales de ventilateur et l'acier galvanisé ou l'acier au carbone revêtu pour les composants structurels. Certains composants dissous dans l'eau ont tendance à provoquer la corrosion des métaux, et une résistance supplémentaire à la corrosion nécessite l'utilisation d'acier inoxydable ou de matériaux non métalliques pour prolonger la durée de vie du composant.

Le polyester renforcé de fibre de verre (FRP) est un matériau léger et dur qui résiste à la corrosion et peut supporter de lourdes charges. Il peut être utilisé pour la construction des principales parties du corps de la tour et des composants du système plus petits. Ce matériau est utilisé dans les systèmes où les produits chimiques dans l'eau de refroidissement seraient hautement corrosifs pour les métaux.

Les polymères tels que le chlorure de polyvinyle (PVC), le polyéthylène et le polypropylène sont privilégiés comme composants non structuraux dans les tours où le potentiel de corrosion de l'eau inhibe l'utilisation de métaux. Le bois est un matériau de construction couramment utilisé dans la construction de grandes tours de refroidissement.

Il est plus rentable dans les conceptions nécessitant beaucoup de matériaux, où la main-d'œuvre sur le terrain pour la construction devient moins un facteur. Le bois souffre de lessivage (perte de produits chimiques de préservation du bois par l'eau qui coule), ce qui peut entraîner une dégradation du matériau au fil du temps. Le béton est utilisé comme matériau principal dans les tours de refroidissement à flux naturel.

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